RU242539U1

RU242539U1 - Thrust bearing

Info

Publication number: RU242539U1
Application number: RU2025125223U
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Назаров; Вячеслав Сергеевич Грачёв
Original assignee: Не публикуется в соответствии с постановлением Правительства РФ от 2 сентября 2024 г. N 1209
Filing date: 2025-09-12
Publication date: 2026-03-30

Abstract

Полезная модель относится к опорному подшипнику скольжения, предназначенному, в частности, для применения в компрессорах. Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и износостойкости опорного подшипника скольжения с сохранением или же повышением его рабочих характеристик. Технический результат достигается благодаря опорному подшипнику скольжения, содержащему смазочную систему, вкладыш и корпус, имеющий по своим краям выступы, обеспечивающие удержание вкладыша в корпусе, причем контактная поверхность корпуса, соприкасающаяся со вкладышем, выполнена выпуклой, при этом контактная поверхность вкладыша, соприкасающаяся с корпусом, выполнена плоской. 1 ил. This utility model relates to a plain support bearing, intended, in particular, for use in compressors. The technical result of the utility model is to increase the reliability and wear resistance of the plain support bearing while maintaining or improving its operating characteristics. This technical result is achieved by a plain support bearing comprising a lubrication system, a bearing shell, and a housing having projections along its edges that ensure retention of the bearing shell within the housing. The contact surface of the housing, which contacts the bearing shell, is convex, while the contact surface of the bearing shell, which contacts the housing, is flat. 1 Fig.

Description

Полезная модель относится к опорному подшипнику скольжения, предназначенному, в частности, для применения в компрессорах.The utility model relates to a plain support bearing, intended, in particular, for use in compressors.

Опорный подшипник скольжения - это узел, предназначенный для поддержания вала и восприятия радиальных (или радиально-упорных) нагрузок, в частности, при высоких скоростях вращения. Основными элементами данного подшипника являются корпус, вкладыш и смазочная система. Корпус подшипника - это силовая часть, которая обеспечивает фиксацию вкладыша и крепление всего узла к станине или другому элементу машины. Корпус имеет выступы, в пространство между которыми устанавливается вкладыш и благодаря которым он удерживается в корпусе. Вкладыш - ключевой элемент, принимающий на себя нагрузку от вала. Он изготавливается из антифрикционного материала (например, баббит, бронза, латунь, чугун, полимеры, композиты) или имеет антифрикционный слой. Вкладыш может быть цельным или составным (т.е. состоять из двух или более секций), его внутренняя поверхность совпадает с валом, а наружная - с корпусом. Для предотвращения проворачивания и осевого смещения вкладыш может фиксироваться в корпусе выступами или штифтами. Для уменьшения трения и износа между валом и вкладышем подается смазка благодаря смазочной системе. Смазочная система может быть выполнена в виде масляных каналов, желобов, карманов или же форсунок в корпусе и вкладыше для равномерного распределения смазки.A plain thrust bearing is a unit designed to support a shaft and accommodate radial (or radial-thrust) loads, particularly at high rotational speeds. The main components of this bearing are the housing, the bushing, and the lubrication system. The bearing housing is the load-bearing element that secures the bushing and attaches the entire unit to the frame or other machine element. The housing has projections between which the bushing is installed and held in place within the housing. The bushing is the key component, supporting the shaft load. It is made of an antifriction material (e.g., babbitt, bronze, brass, cast iron, polymers, composites) or has an antifriction layer. The bushing may be one-piece or composite (i.e., consisting of two or more sections), with its inner surface aligned with the shaft and its outer surface aligned with the housing. To prevent rotation and axial displacement, the bushing may be secured within the housing with projections or pins. To reduce friction and wear between the shaft and the bearing, lubrication is supplied by a lubrication system. The lubrication system can consist of oil channels, grooves, pockets, or nozzles in the housing and bearing to evenly distribute the lubricant.

Одна из проблем опорных подшипников скольжения заключается в их чувствительности к перекосам вкладышей. В частности, неправильный монтаж подшипника скольжения, включающий пространственный перекос вкладышей, неточность изготовления, износ сопряженных деталей приводит к значительному возрастанию вибрации и неравномерному распределению нагрузки, что, в свою очередь, приводит к быстрому износу подшипника.One of the problems with plain bearings is their sensitivity to bearing shell misalignment. In particular, improper bearing installation, including bearing shell misalignment, manufacturing inaccuracies, and wear of mating components, leads to a significant increase in vibration and uneven load distribution, which, in turn, leads to rapid bearing wear.

Из RU 2688550 C1 (07.09.2018, МПК: F1617/03, F16C 25/04) известен опорный подшипник скольжения, в котором контактные поверхности вкладышей, соприкасающиеся с корпусом, имеют выпуклую форму. Однако данное решение является технологически сложным, и при этом выпуклые поверхности вкладышей обеспечивают возможность смещения вала в поперечном направлении, но не качения вала относительно корпуса с возможностью самоцентровки.RU 2688550 C1 (07.09.2018, IPC: F1617/03, F16C 25/04) discloses a plain thrust bearing in which the contact surfaces of the liners that contact the housing are convex. However, this solution is technologically complex, and the convex surfaces of the liners allow for transverse shaft displacement, but not for shaft rolling relative to the housing with self-centering capability.

Из уровня техники также известны аналоги с симметрично скругленными профилями корпуса и вкладышей, например, из документа «Монтаж подшипниковых опор» (авторы: Федулов А.А., Некрасов И.И., Спиридонов В.А., Александрова А.С.).The prior art also includes analogs with symmetrically rounded profiles of the housing and liners, for example, from the document “Installation of bearing supports” (authors: Fedolov A.A., Nekrasov I.I., Spiridonov V.A., Aleksandrova A.S.).

Также из заявки на патент RU 2003113832 A (12.05.2003, МПК: F16C 17/02, F16C 23/02) известно решение, принятое заявителем в качестве прототипа и раскрывающее опорный подшипник скольжения, содержащий смазочную систему, вкладыш и корпус, причем обе контактные поверхности корпуса и вкладыша выполнены выпуклыми.Also known from patent application RU 2003113832 A (12.05.2003, IPC: F16C 17/02, F16C 23/02) is a solution adopted by the applicant as a prototype and disclosing a plain support bearing containing a lubrication system, a liner and a housing, wherein both contact surfaces of the housing and the liner are made convex.

Недостатки таких решений заключаются в излишних нагрузках в местах контакта корпуса и вкладыша и ограниченном теплоотводе при недостаточной смазке, что приводит к быстрому износу контактных поверхностей.The disadvantages of such solutions include excessive loads at the points of contact between the housing and the bearing shell and limited heat dissipation due to insufficient lubrication, which leads to rapid wear of the contact surfaces.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности и износостойкости опорного подшипника скольжения с сохранением или же повышением его рабочих характеристик.The technical result of the utility model is to increase the reliability and wear resistance of the plain support bearing while maintaining or improving its performance characteristics.

Технический результат достигается благодаря опорному подшипнику скольжения, содержащему смазочную систему, вкладыш и корпус, имеющий по своим краям выступы, обеспечивающие удержание вкладыша в корпусе, причем контактная поверхность корпуса, соприкасающаяся со вкладышем, выполнена выпуклой, при этом контактная поверхность вкладыша, соприкасающаяся с корпусом, выполнена плоской.The technical result is achieved thanks to a plain support bearing containing a lubrication system, a liner and a housing having projections along its edges that ensure the retention of the liner in the housing, wherein the contact surface of the housing in contact with the liner is made convex, while the contact surface of the liner in contact with the housing is made flat.

В полезной модели предложена усовершенствованная конструкция опорного подшипника скольжения, имеющего корпус с выпуклой контактной поверхностью. В частности, в предлагаемой конструкции предусмотрена выпуклая поверхность корпуса подшипника в зоне контакта с вкладышем. За счет этого обеспечивается несколько ключевых преимуществ, имеющих непосредственное отношение к техническому результату:This utility model proposes an improved design for a plain support bearing with a housing featuring a convex contact surface. Specifically, the proposed design features a convex surface on the bearing housing in the contact area with the bearing shell. This provides several key advantages directly related to the technical result:

самоустановка вкладыша - выпуклая контактная поверхность корпуса обеспечивает при установке вала качение вкладыша в корпусе с минимальным трением, что, в свою очередь, обеспечивает самоцентрирование, за счет чего снижаются вибрации при работе и соответственно износ подшипника;Self-alignment of the bearing shell - the convex contact surface of the housing ensures that when the shaft is installed, the bearing shell rolls in the housing with minimal friction, which in turn ensures self-centering, thereby reducing vibration during operation and, accordingly, bearing wear;

улучшенная смазка и теплоотвод - образующийся зазор между корпусом и вкладышем обеспечивает свободную циркуляцию масла, что критически важно для подшипников скольжения. Эффективная смазка предотвращает граничное трение и обеспечивает переход к жидкостному режиму смазки, при котором вал при работе полностью отделен от вкладыша масляной пленкой. Улучшенная циркуляция масла также способствует более эффективному теплоотводу через смазку;Improved lubrication and heat dissipation – the resulting gap between the housing and the bearing shell ensures free oil circulation, which is critical for plain bearings. Effective lubrication prevents boundary friction and facilitates the transition to a liquid lubrication system, where the shaft is completely separated from the bearing shell by an oil film during operation. Improved oil circulation also promotes more efficient heat dissipation through the lubricant.

большая устойчивость подшипника к загрязнениям - загрязнения легче вымываются маслом из зоны контакта корпуса и вкладыша, за счет чего абразивный износ от частиц загрязнения значительно ниже. Кроме того, за счет меньшей площади контакта загрязнения менее критичны.Higher bearing resistance to contamination—contaminants are more easily washed out of the contact area between the housing and bearing by the oil, significantly reducing abrasive wear from contaminant particles. Furthermore, due to the smaller contact area, contaminants are less critical.

В результате подшипник работает дольше, надежнее и требует меньше обслуживания по сравнению с традиционными конструкциями.As a result, the bearing lasts longer, is more reliable and requires less maintenance than traditional designs.

В одном из вариантов осуществления контактная поверхность корпуса выполнена округлой в продольном сечении, т.е. в форме сектора круга в продольном сечении. Такая форма обеспечит наилучшую самоустановку вкладыша. Впрочем, может быть предусмотрено исполнение, в котором выпуклость контактной поверхности корпуса является несимметричной в поперечном сечении, что обеспечит большую степень качения вкладыша лишь в одном направлении.In one embodiment, the housing contact surface is rounded in longitudinal cross-section, i.e., shaped like a sector of a circle in longitudinal cross-section. This shape ensures optimal self-alignment of the bearing. However, a design can be envisaged in which the convexity of the housing contact surface is asymmetrical in cross-section, which will ensure a greater degree of bearing rolling in only one direction.

В одном из вариантов осуществления угол между плоскостью контактной поверхности вкладыша и линией, проходящей через точку в центре контактной поверхности корпуса и через точку соединения выступа корпуса и контактной поверхности корпуса, находится в пределах 10-50'. При таком диапазоне значений угла зазор по краям вкладыша составляет 0,1-0,15 мм на сторону, т. е., например, до 0,3 мм на диаметр при ширине вкладыша 50 мм. Зазор указанного размера позволяет достичь описанных выше преимуществ и, соответственно, технического результата.In one embodiment, the angle between the plane of the bearing contact surface and a line passing through the center of the housing contact surface and the junction of the housing projection and the housing contact surface is between 10 and 50 degrees. With this angle range, the gap at the bearing edges is 0.1 to 0.15 mm per side, i.e., for example, up to 0.3 mm per diameter for a bearing width of 50 mm. This gap size allows for the advantages described above to be achieved, and, consequently, the technical result.

В еще одном из вариантов осуществления контактная поверхность корпуса или вкладыша имеет шероховатость менее 0,8 мкм. Выбор такой шероховатости обусловлен тем, что она значительно снижает трение качения контактных поверхностей, что, в свою очередь, повышает износостойкость решения.In another embodiment, the contact surface of the housing or liner has a roughness of less than 0.8 µm. This roughness was chosen because it significantly reduces rolling friction of the contact surfaces, which, in turn, increases the wear resistance of the solution.

В еще одном из вариантов осуществления угол отклонения между внутренней поверхностью каждого выступа корпуса и боковой поверхностью вкладыша находится в пределах 40-60'. Данный скос выступа предусмотрен с той целью, чтобы было обеспечено свободное качение вкладыша в корпусе. В качестве альтернативы, с этой же целью может быть предусмотрен зазор между выступом корпуса и боковой поверхностью вкладыша.In another embodiment, the angle of inclination between the inner surface of each housing projection and the side surface of the bearing is between 40-60°. This beveled projection ensures free rolling of the bearing within the housing. Alternatively, a gap between the housing projection and the side surface of the bearing may be provided for the same purpose.

В одном из вариантов осуществления на контактные поверхности вкладыша и корпуса дополнительно нанесено износостойкое покрытие методом высокоскоростного газопламенного напыления. Такое покрытие обеспечивает лучшую износостойкость контактных поверхностей и, в частности, особенно предпочтительно для высоких нагрузок. Дополнительно или альтернативно, контактные поверхности вкладыша и корпуса могут быть предварительно подвергнуты объемной или поверхностной термообработке. Предпочтительно, твердость корпуса опорного подшипника скольжения составляет по меньшей мере 35 HRC, что обеспечивает наилучшие показатели с точки зрения износостойкости.In one embodiment, a wear-resistant coating is additionally applied to the contact surfaces of the bearing shell and housing using a high-velocity flame spraying process. This coating provides improved wear resistance for the contact surfaces and is particularly advantageous for high loads. Additionally or alternatively, the contact surfaces of the bearing shell and housing may be pre-treated with bulk or surface heat. Preferably, the hardness of the journal bearing housing is at least 35 HRC, which ensures optimal wear resistance.

Таким образом, полезная модель по любому из его вариантов осуществления обеспечивает:Thus, the utility model, according to any of its embodiments, provides:

Снижение чувствительности подшипника к перекосам и отклонениям от соосности,Reducing the sensitivity of the bearing to distortions and deviations from alignment,

Уменьшение износа вкладышей за счет самоцентрирования,Reduced bearing wear due to self-centering,

Повышение качества смазывания рабочих поверхностей,Improving the quality of lubrication of working surfaces,

Улучшенный теплоотвод в масло,Improved heat dissipation into oil,

Снижение чувствительности к загрязнениям.Reduced sensitivity to pollution.

Полезная модель особенно актуально для компрессорного оборудования, где точность монтажа и надежность подшипниковых узлов критически важны для длительной безаварийной работы.This utility model is especially relevant for compressor equipment, where installation accuracy and bearing reliability are critical for long-term, trouble-free operation.

На фиг. 1 проиллюстрирован вид з опорного подшипника скольжения в продольном разрезе.Fig. 1 illustrates a longitudinal sectional view of a plain support bearing.

На фиг. 2 проиллюстрирован вид опорного подшипника скольжения в поперечном разрезе.Fig. 2 illustrates a cross-sectional view of a plain support bearing.

На фиг. 3 проиллюстрирован вид опорного подшипника скольжения в продольном разрезе с отмеченными углами.Fig. 3 illustrates a longitudinal sectional view of a plain support bearing with the angles marked.

Как видно на фиг. 1, выпуклая контактная поверхность корпуса 1 позволяет вкладышу 2 с валом 3 совершать качательные перемещения относительно продольной оси вала 3. Соответственно, при возможном перекосе вала 3 или неравномерной нагрузке вкладыш 2 может автоматически "подстроиться" под новое положение, сохранив при этом равномерный контакт с валом 3.As can be seen in Fig. 1, the convex contact surface of the housing 1 allows the insert 2 with the shaft 3 to perform rocking movements relative to the longitudinal axis of the shaft 3. Accordingly, in the event of possible skew of the shaft 3 or uneven load, the insert 2 can automatically “adjust” to the new position, while maintaining uniform contact with the shaft 3.

Благодаря возможности качения вкладыш 2 всегда стремится занять положение, при котором нагрузка от вала 3 распределяется максимально равномерно по его поверхности, что снижает локальные напряжения, которые обычно приводят к ускоренному износу.Due to the rolling ability, the liner 2 always tends to take a position in which the load from the shaft 3 is distributed as evenly as possible over its surface, which reduces local stresses that usually lead to accelerated wear.

Кроме того, поверхность корпуса 1 компенсирует ошибки при установке и отклонении от идеальной соосности. Даже если вал 3 или корпус 1 подшипника имеют незначительный перекос, вкладыш 2 автоматически подстраивается, обеспечивая корректную работу узла. Выступы 4 при этом удерживают вкладыш 2 внутри корпуса 1.Furthermore, the surface of housing 1 compensates for installation errors and deviations from perfect alignment. Even if shaft 3 or bearing housing 1 are slightly misaligned, bearing shell 2 automatically adjusts, ensuring proper operation of the unit. Protrusions 4 retain bearing shell 2 within housing 1.

На фиг. 2 проиллюстрирован один из вариантов осуществления опорного подшипника скольжения, в котором предусмотрено шесть вкладышей 2, а смазочная система 5 выполнена в виде форсунок. В иных вариантах осуществления смазочная система 5 может быть выполнена в виде, например, масляных каналов, желобов или же карманов.Fig. 2 illustrates one embodiment of a plain support bearing, in which six liners 2 are provided, and the lubrication system 5 is implemented in the form of nozzles. In other embodiments, the lubrication system 5 may be implemented in the form of, for example, oil channels, grooves, or pockets.

Соответственно, благодаря выпуклой контактной поверхности корпуса 1 между корпусом 1 и вкладышем 2 формируется зазор, обеспечивающий циркуляцию масла, что позволяет маслу свободно поступать в зону контакта, что способствует формированию устойчивой масляной пленки. Также улучшается теплоотвод от вкладыша 2 к корпусу 1 и далее к маслу, что предотвращает перегрев и термический износ.Accordingly, the convex contact surface of housing 1 creates a gap between housing 1 and bearing 2, ensuring oil circulation. This allows oil to freely flow into the contact zone, thereby promoting the formation of a stable oil film. Heat dissipation from bearing 2 to housing 1 and then to the oil is also improved, preventing overheating and thermal wear.

На фиг. 3 продемонстрирован вариант осуществления полезной модели, в котором радиус R скругления контактной поверхности корпуса 1 выбран таким образом, что угол α находится в пределах 10-50'. Такой диапазон выбран по следующим причинам:Fig. 3 shows an embodiment of the utility model in which the radius R of the rounding of the contact surface of the housing 1 is selected such that the angle α is in the range of 10-50'. This range is chosen for the following reasons:

при углах менее 10' конструкция приближается по характеристикам к плоской поверхности, что сводит технический результат к минимуму,at angles less than 10' the design approaches the characteristics of a flat surface, which reduces the technical result to a minimum,

при углах более 50' область контакта корпуса 1 и вкладыша 2 становится слишком малой, что приводит к концентрации нагрузки на ней и соответственно ускоренному износу.at angles greater than 50', the contact area of the housing 1 and the liner 2 becomes too small, which leads to a concentration of the load on it and, accordingly, accelerated wear.

При указанных же предпочтительных углах в диапазоне 10-50' достигается баланс между амплитудой качения и площадью контакта. Кроме того, снижается коэффициент трения между корпусом 1 и вкладышем 2, что снижает вероятность возникновения задира и схватывания при кратковременных нарушениях подачи смазки.At the preferred angles indicated, in the range of 10-50°, a balance between rolling amplitude and contact area is achieved. Furthermore, the coefficient of friction between housing 1 and bearing 2 is reduced, reducing the likelihood of scuffing and seizure during short-term lubrication interruptions.

На внутренних поверхностях выступов 4 корпуса 1 может быть предусмотрен скос. Угол δ скоса, отмеченный на фиг. 3 и представляющий собой угол отклонения внутренней поверхности каждого выступа 4 корпуса 1 от вертикальной оси (т.е. от боковой поверхности вкладыша), составляет 40-60'. Данный скос предусмотрен для того, чтобы обеспечить беспрепятственное качение вкладыша 2 внутри корпуса 1. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен зазор между выступами 4 корпуса 1 и боковой стенкой вкладыша 2 для обеспечения его качения.A bevel may be provided on the inner surfaces of the projections 4 of the housing 1. The bevel angle δ, indicated in Fig. 3 and representing the angle of deviation of the inner surface of each projection 4 of the housing 1 from the vertical axis (i.e., from the side surface of the liner), is 40-60'. This bevel is provided to ensure unimpeded rolling of the liner 2 within the housing 1. Alternatively, a gap may be provided between the projections 4 of the housing 1 and the side wall of the liner 2 to ensure its rolling.

Также в одном из вариантов осуществления на контактные поверхности вкладыша и корпуса дополнительно нанесено покрытие методом высокоскоростного газопламенного напыления. Такое покрытие обеспечивает лучшую износостойкость контактных поверхностей и, в частности, особенно предпочтительно для высоких нагрузок. Такое покрытие обеспечивает высокую износостойкость, низкий коэффициент трения и длительный срок службы даже в тяжелых условиях эксплуатации. В частности, могут использоваться карбиды (вольфрама, хрома), металлические сплавы (например, никелевые), а также композиционные материалы с твердой матрицей и диспергированными частицами твёрдой смазки (графит, дисульфид молибдена, ПТФЭ), что обеспечивает не только износостойкость, но и самосмазывающий эффект, что также снижает трение качения между контактными поверхностями корпуса 1 и вкладыша 2.In one embodiment, the contact surfaces of the bearing shell and housing are additionally coated using high-velocity flame spraying. This coating provides improved wear resistance for the contact surfaces and is particularly advantageous for high loads. This coating provides high wear resistance, a low coefficient of friction, and a long service life even under severe operating conditions. Specifically, carbides (tungsten, chromium), metal alloys (e.g., nickel), and composite materials with a solid matrix and dispersed solid lubricant particles (graphite, molybdenum disulfide, PTFE) can be used. This provides not only wear resistance but also a self-lubricating effect, which also reduces rolling friction between the contact surfaces of housing 1 and bearing shell 2.

Также контактные поверхности вкладыша 2 и корпуса 1 могут быть предварительно подвергнуты объемной или поверхностной термообработке с целью повышения их износостойкости.Also, the contact surfaces of the insert 2 and the housing 1 can be pre-subjected to volumetric or surface heat treatment in order to increase their wear resistance.

Claims

1. A plain thrust bearing containing a lubrication system, a liner, and a housing having projections along its edges that ensure the retention of the liner in the housing, characterized in that the contact surface of the housing in contact with the liner is made convex, while the contact surface of the liner in contact with the housing is made flat.

2. A plain thrust bearing according to paragraph 1, characterized in that the contact surface of the housing is made round in longitudinal section.

3. A plain thrust bearing according to paragraph 1 or 2, characterized in that the angle between the plane of the contact surface of the liner and the line passing through the point in the center of the contact surface of the housing and through the point of connection of the projection of the housing and the contact surface of the housing is within the range of 10-50'.

4. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-3, characterized in that the contact surface of the housing has a roughness of less than 0.8 µm.

5. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-4, characterized in that the contact surface of the liner has a roughness of less than 0.8 μm.

6. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-5, characterized in that the angle of deviation between the inner surface of each housing projection and the side surface of the liner is within the range of 40-60'.

7. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-6, characterized in that a wear-resistant coating is additionally applied to the contact surfaces of the liner and the housing.

8. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-7, characterized in that the contact surfaces of the liner and the housing are preliminarily subjected to bulk or surface heat treatment.

9. A plain thrust bearing according to any one of paragraphs 1-8, characterized in that the hardness of the housing is at least 35 HRC.